大跨度橋梁施工控制講座斜拉橋懸索橋

大跨度橋梁施工控制使橋梁建成時達到設(shè)計確定的內(nèi)力狀態(tài)線形狀態(tài)靜定結(jié)構(gòu)——兩者完全分離超靜定結(jié)構(gòu)——兩者間有聯(lián)系一.施工控制的目的和必要性施工控制的目的一.施工控制的目的和必要性施工控制的必要性大跨度橋梁線剛度較低，相對變形較大大跨度橋梁施工過程復(fù)雜，較多體系轉(zhuǎn)換大跨度橋梁施工步驟較多，材料、結(jié)構(gòu)尺寸、施工操作誤差的累計誤差較大斜拉橋設(shè)計規(guī)范中把施工控制作為實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)的必要措施二.施工控制的思路開環(huán)施工控制——適用于簡單橋梁或非循環(huán)式施工橋梁反饋施工控制——適用于結(jié)構(gòu)參數(shù)比較穩(wěn)定的橋梁自適應(yīng)施工控制——適用于循環(huán)式施工橋梁目前尚沒有一種算法可直接用于施工控制，控制方法只是一種思路的應(yīng)用1.開環(huán)施工控制基本原理2.反饋施工控制基本原理日本橫濱海灣橋控制流程圖3.自適應(yīng)施工控制基本原理Sakai提出的斜拉橋施工控制系統(tǒng)流程4.最優(yōu)控制理論應(yīng)用的問題離散系統(tǒng)方程控制目標(biāo)問題——控制矩陣Pk,k-1是不斷變化的二.施工控制的思路開環(huán)施工控制反饋施工控制自適應(yīng)施工控制最優(yōu)控制結(jié)論：自適應(yīng)控制是目前適用于循環(huán)施工橋梁最理想的方法，最優(yōu)控制不適用于橋梁三.自適應(yīng)施工控制系統(tǒng)要素1.確定理想狀態(tài)計算方法確定理想狀態(tài)的計算方法確定成橋理想狀態(tài)確定施工步驟的控制目標(biāo)確定成橋理想狀態(tài)內(nèi)部靜定結(jié)構(gòu)——連續(xù)梁、拱、吊橋結(jié)構(gòu)尺寸、施工方法確定后內(nèi)力狀態(tài)隨之唯一確定內(nèi)部超靜定結(jié)構(gòu)——斜拉橋、組合拱同樣的結(jié)構(gòu)、同樣的施工方法，不同索力（吊桿力）可以獲得不同內(nèi)力狀態(tài)最優(yōu)問題——內(nèi)力最小、應(yīng)力最小、彎曲能量最小、材料最省、造價最省確定性問題——剛性支承連續(xù)梁最優(yōu)成橋狀態(tài)確定算法影響方程約束條件優(yōu)化目標(biāo)方程彎矩最小求斜拉橋最優(yōu)索力斜索體系是的拉索以未知索力Ti代替；簡化后的平面框架結(jié)構(gòu)中，目標(biāo)函數(shù)為：Ti——第i號索力；——Ti=1時的結(jié)構(gòu)彎矩；Mp(s)——恒載作用下的結(jié)構(gòu)彎矩。確定扇施工糞目標(biāo)匙的計廁算方鍋法倒拆左法無法考普慮徐變某些意步驟投構(gòu)造靜上無捐法實量現(xiàn)考慮旱施工效過程妙的影架響矩舒陣法適用于炕混凝土概橋，有圾時迭代概不收斂無應(yīng)破力狀宰態(tài)法適用提于鋼吧橋的典構(gòu)件爪預(yù)制不能確雞定每個驚施工階伴段的狀攝態(tài)需要多葬次調(diào)索確定仿施工餐目標(biāo)聾的計杏算方滋法簡化釀做法施工階慌段斜拉心索索力絨等于節(jié)牽段重量裳的一半謊加施工邁機具重近量按照也上述否索力網(wǎng)進行奴正裝小模擬場計算色，局駐部調(diào)偷整索塔力標(biāo)高按悉模擬計忙算結(jié)果爐設(shè)預(yù)拱匯度缺點——施工勤狀態(tài)糊與成橫橋理診想狀奔態(tài)脫留節(jié)2.施工過顆程模擬剩計算施工膛過程厲模擬止計算計算程員序——有限元權(quán)程序我國鞏：平瀉面桿辣系程惰序國外：秀空間計容算程序容開始應(yīng)逮用考慮的諒因素模擬施鋪工構(gòu)件適的安裝摩及拆除晴過程各種線籍形預(yù)應(yīng)看力鋼筋肆的張拉頁過程不同預(yù)謊制齡期納、加載太齡期下鳥構(gòu)件的順收縮徐感變結(jié)構(gòu)的繡非線性陽因素溫度影聞響3.最優(yōu)走控制倒調(diào)整易量計鼠算最優(yōu)采控制要調(diào)整香量計陡算控制目政標(biāo)——應(yīng)力、流標(biāo)高調(diào)整殲手段——索力、芹預(yù)應(yīng)力緞、標(biāo)高計算思唇路——優(yōu)化先方法優(yōu)化患目標(biāo)——殘余誤消差最小獻、能量姨最小、寧調(diào)整的皺功最小約束條改件——調(diào)整藥必須杯在材測料強指度允降許范傳圍內(nèi)鋤、殘嶄余誤跳差在蘋允許掌范圍腰內(nèi)優(yōu)化惕計算子原理影響方程約束條件優(yōu)化目標(biāo)方程4.計算模亭型參數(shù)估貪計計算模竿型參數(shù)濁估計誤算法待估計扔參數(shù)——構(gòu)件嗚重量求、剛在度、悼徐變食系數(shù)血、預(yù)厲應(yīng)力串損失計算思映路——優(yōu)化方島法測量變酬量——索力、騙標(biāo)高、母應(yīng)力優(yōu)化目作標(biāo)——誤差最公小約束條叨件——參數(shù)在秀物理常鉤識范圍橡內(nèi)參數(shù)喂估計加計算蝦原理影響方程優(yōu)化目標(biāo)方程約束條件參數(shù)姥估計膽方法昏分類一類愧是基究于誤剃差最插小化仍的算掙法，袍如最礦小二朗乘法一類在是基乏于狀罩態(tài)估殲計理視論的聾算法哄，如腿擴展廢卡爾怎曼濾徹波法存在的糕問題：參數(shù)的模靈敏度對不高測量數(shù)主據(jù)不夠參數(shù)礦估計束的變腎量分零離測量莫時刻籍選定1.掛籃移莊動定位禾立模前培的時刻招；2.掛籃榴移動投定位巧立模肅后的模時刻館；3.節(jié)段理混凝絨土澆恨筑前坊的時饑刻；4.節(jié)段注混凝鑒土澆雷筑后予的時扔刻；5.張拉阿斜拉典索前脈的時吃刻；6.張拉斜霸拉索后矛的時刻日；彈性模敬量混凝橋土超螞重索力誤些差5.測量輪系統(tǒng)待測量鐘變量標(biāo)高—激光宋束、據(jù)連通凡管、GPS、全站逆儀垂度—激光束亦、全站幅儀索力—隨機振喂動、磁味通量法端、光纖崇光柵應(yīng)力—鋼弦惑應(yīng)力衫計、顆光纖疼光柵自動測訴量系統(tǒng)自適應(yīng)不施工控貍制系統(tǒng)橫流程四.不同類清型橋梁喉控制特崇點自適應(yīng)賀控制方墻法、反唯饋控制御方法只修適用于拼有循環(huán)桿的節(jié)段真施工方授法即使采拍用節(jié)段煩施工，瓣不同橋脫型也有短不同特曠點，必黎須采用編不同的攝對策1.懸臂姿澆筑尖混凝纏土斜敲拉橋施工特佳點：結(jié)構(gòu)參弊數(shù)的準(zhǔn)碰確性較菜差，而互且要等慣到節(jié)段姿施工完懇成后才駝能確定主梁的貸剛度較越大，節(jié)舊段的局污部變形寧很小，護索力調(diào)后整對局嘆部線形歐的調(diào)整犁作用很柳小調(diào)整范顆圍受到灘混凝土并應(yīng)力的私限制掛籃剛誓度對局妖部變形祝有較大乏影響，生長掛籃禍在混凝醉土澆筑攔節(jié)段參魚與結(jié)構(gòu)竄受力未施工睛節(jié)段的峽立模標(biāo)鎮(zhèn)高可以診任意確臺定，與衣已澆筑翠梁段無蹈關(guān)懸臂袍澆筑吸混凝信土斜客拉橋壇控制初對策1．對于仰已建成婚梁段的梁線形誤壇差在一客定程度岔上可以移通過斜失拉索索薦力的調(diào)切整來糾拾正，但挑是，由忘于主梁室剛度較針大，不次可能通備過索力屢調(diào)整糾夜正所有燃誤差。纖殘余的納誤差可戒以通過你下一節(jié)慚段的立閱模標(biāo)高哀來調(diào)整姜。2．及跳時識書別誤睡差產(chǎn)努生的客原因牢，估毒計計轉(zhuǎn)算程程序參稈數(shù)的助實際典值，巴主要助是混模凝土宇的彈雄性模廈量、同材料這的比檔重、答徐變零系數(shù)軋等，板重新困計算稿未澆馬筑梁捐段的藥預(yù)拱租度，梳修改慚施工叔階段女索力借及相推應(yīng)的虎標(biāo)高奔目標(biāo)邁值，房誠避免馳出現(xiàn)娛新的仔誤差漲。懸臂奶澆筑逼混凝孟土斜炭拉橋高控制頓對策3．由倒于立孔模標(biāo)凈高可階以隨榆時調(diào)趟整，禽索力拾值應(yīng)努該作先為控黃制的趨依據(jù)挪，某遣節(jié)段賤標(biāo)高冊只要檔控制暢在允悔許范水圍之久內(nèi)即須可認虎為滿樓足要餡求。讀如果西索力撫到達壞設(shè)計虛值時蛛標(biāo)高洪同時貢達到嬸預(yù)計贊值，野說明軌計算暢模型卷與實運際結(jié)冊構(gòu)是劈燕吻合東的，跳否則秒，說駁明兩簽者之居間存臭在差區(qū)異，猴必須臟對參束數(shù)進楊行重賴新估發(fā)計。4．掛籃松剛度只慣影響正丑在澆筑查的梁段改標(biāo)高，蝴但由此聰引起的片誤差將襪永遠存莫在于主宅梁線形淋中，必圣須考慮畝鋼筋骨竿架對掛貿(mào)籃剛度據(jù)的影響世。自適應(yīng)間控制思腐路在甌草江二橋掠施工些控制中錦的應(yīng)用工程堵概況控制慢目標(biāo)控制的帽最終目摟標(biāo)是：櫻使成橋飄后的線灣形與設(shè)摧計線形獄所有各絹點的誤退差均控煎制在4厘米范交圍之內(nèi)種，且們斜拉索狼索力與桌設(shè)計值連的誤差倡控制在5%范圍之亭內(nèi)。每一名施工考步驟額中的精誤差陰控制復(fù)水平館：斜拉索對張拉索彼力與理賤論預(yù)報救值的相沉對誤差山應(yīng)控制挨在2%以內(nèi)會；掛籃柔定位銅標(biāo)高噴與預(yù)拾報標(biāo)勺高之薪差控絲式制在1厘米嚷以內(nèi)每；斜拉索往張拉完呆后，如辨梁端測息點標(biāo)高達與控制凍預(yù)報標(biāo)唯高之怨差超過4厘米燭，需院研究康調(diào)整姐方案靜，確脂定索咸力調(diào)閃整措爽施。觀測澤變量瞧為：裹標(biāo)高矩、索肌力、茂塔頂桿水平途位移伏、主散梁及旁塔身州的局駛部溫家度場輸和應(yīng)建力場添；混申凝土樣徐變枕系數(shù)愈和彈撲性模困量測庭試試破驗；在懸臂壟澆筑之率前對掛學(xué)籃進行慈了現(xiàn)場砌預(yù)壓試著驗?？刂频湸胧┬。盒备魍傅乃魑缌罢T梁段芽的立壟模標(biāo)聞高。測量值帆和控制憂措施控制實施施工初期（0-3#節(jié)段）參數(shù)估計：自重集度、彈性模量、掛籃剛度調(diào)整預(yù)報值：每對斜拉索增加初始索力30噸施工暖中期翻（4-1局2#節(jié)段格）按預(yù)報稍值進行邊正常施涼工施工趁后期繁（12#節(jié)段精以后提）參數(shù)估尚計：自代重集度鴿估計調(diào)整種預(yù)報緩值：速斜拉錯索索莊力初宇始值遺調(diào)回葉到設(shè)丹計值控制雷結(jié)果全橋迷按照奇預(yù)計險的目久標(biāo)合娘攏；全橋繩的線斤形除械少數(shù)票節(jié)點鮮外，霞所有吵節(jié)點挨標(biāo)高魚與設(shè)您計線京形的棒誤差真均在4厘米以道內(nèi)；除南批塔邊鍛跨13、14#索因厘為邊程跨和炸中跨者發(fā)生刑了姐不對迎稱變光形，圈在施貝工過誼程中緩進行建了補炎張拉盟外，失斜拉攜索均告是在歇節(jié)段適施工寄中張休拉到些位合攏后妨只對兩歪根索由鉛于上下敗游索力花有較大早差異進旅行了很胸小的補奧張拉。2.懸臂拼廉裝混凝壤土斜拉籍橋施工笛特點灶：主梁能每個膜節(jié)段辮的定繡位標(biāo)附高受盯到預(yù)宏制線復(fù)形的蘭限制緣瑞，只辦能通拋過接里縫間技的契糠塊調(diào)獄節(jié)，孤余地錯很小蜓，全部節(jié)毫段的重岸量在拼唉裝前可信以預(yù)先耐獲得，沒有特掛籃努變形航的影選響。懸臂拼言裝混凝捐土斜拉薯橋控制越對策由于扒定位舌標(biāo)高必可調(diào)零余地沸較小具，拼急裝階僵段的委線形紋應(yīng)該雁作為追控制柱的主鵲要依散據(jù)，粥如果耗標(biāo)高枕到達枯設(shè)計墊值時約索力權(quán)同時授達到熟預(yù)計香值，就說明層計算直模型辱與實詠際結(jié)響構(gòu)是屋吻合澡的，愿否則敘，說所明兩得者之環(huán)間存賴在差抗異，柿必須帽對參奶數(shù)進縱行重零新估倆計。參數(shù)估供計的對槳象主要指是主梁最的剛度框及徐變崖系數(shù)，新在估計桃后重新糊確定每需階段的印張拉索反力。由于沒井有掛籃既剛度及能節(jié)段重分量誤差暖，每節(jié)凳段吊裝根完成時差，標(biāo)高猴誤差較桃小，可拳以通過答索力調(diào)恒整來糾怒正。3.大跨度悶鋼斜拉刻橋施工特竹點：主梁的透線形在黎鋼梁預(yù)導(dǎo)拼裝階脈段已經(jīng)果完全確嫩定，現(xiàn)塑場拼裝號時節(jié)段丈之間相獨對位置桐幾乎沒穗有調(diào)整啦的余地沃，全部隊節(jié)段補的重劉量在歐拼裝走前可演以預(yù)歲先獲起得，拼裝坊階段場鋼梁墻剛度吧很小壯，索馳力及桿荷載纖對標(biāo)翠高的廉影響罩非常恐明顯波，鋼梁的筒抗拉、殲抗壓能拍力均較蠢強。大跨度滑鋼斜拉皮橋控制尋對策在確定聯(lián)施工控她制目標(biāo)產(chǎn)時，一宰般使用點無應(yīng)力險狀態(tài)法經(jīng)。由于梁什段間相顏對位置搞不能調(diào)循整，某演一梁段普的誤差諸除影響鍬本節(jié)段憲外，誤液差的趨午勢還將萬影響以景后的梁棟段，因?qū)ご耍搓犙b階段帽的線形單是控制轎的主要腦目標(biāo)，鑰必須在跳下一節(jié)品段拼裝早前通過能斜拉索帝索力的槳調(diào)整來瞎糾正已長建成梁仇段的線樸形誤差記，而將薯索力控摔制在一此定誤差梅范圍內(nèi)敵。大跨度留鋼斜拉朋橋控制朽對策參數(shù)典估計伶的對繼象對保主要金是主記梁的囑剛度惡，需斥要通懸過參政數(shù)估炮計算育法來擦估計屠。在參數(shù)吳估計后陶應(yīng)重新黑確定每貝階段的裂張拉索暢力，如索果不進挨行修正把，則在師以后每卷個階段暑施工完楊成時索普力與標(biāo)且高均不俘能同時賴達到控痛制目標(biāo)擋，從而豬每次均幣需要標(biāo)儲高調(diào)整泳，這將瓜大大增但加施工宏調(diào)索工新作量。由于線貧形的主葉要靠索追力調(diào)整伍來保證澆，但是梨索力調(diào)促整必須論在梁體泡強度允宇許的范給圍之內(nèi)退，因此辛，必須謀分析索虧力誤差萬對主梁坑應(yīng)力的永影響，妄確保施湊工應(yīng)力眠控制在繪允許范盡圍之內(nèi)丑。4.結(jié)合頓梁斜腳拉橋施工貞特點著：主梁常的線塘形在指鋼梁師預(yù)拼帶裝階附段已凝經(jīng)完交全確想定，吐現(xiàn)場逢拼裝至?xí)r節(jié)霸段之朋間相套對位夏置幾沒乎沒抓有調(diào)鮮整的鳥余地遙，全部疊節(jié)段奧的重仇量在瓦拼裝圣前可盤以預(yù)東先獲啞得，拼裝階紋段鋼梁速剛度很鈔小，索牙力及荷雀載對標(biāo)闊高的影柔響非常課明顯，鋼梁的賠抗拉、拘抗壓能辦力均較鳥強。結(jié)合烏梁斜隙拉橋獻控制衣對策在確定慈施工控膽制目標(biāo)侮時，應(yīng)振充分利饒用鋼梁遼的抗彎駛能力使筑混凝土龍橋面板花承擔(dān)較固大壓應(yīng)艷力。由于梁璃段間相棒對位置捆不能調(diào)膊整，某稍一梁段津的誤差竟除影響駛本節(jié)段圖外，誤葉差的趨霞勢還將養(yǎng)影響以拳后的梁割段，因翻此，拼制裝階段醬的線形雅是控制考的主要姓目標(biāo)，估必須在批下一節(jié)足段拼裝郊前通過頂斜拉索描索力的揚調(diào)整來非糾正已榨建成梁叔段的線證形誤差積，而將鏈索力控蔑制在一荒定誤差介范圍內(nèi)原。結(jié)合梁揪斜拉橋葡控制對妖策參數(shù)估惠計的對懼象對主端要是主怨梁的剛?cè)味?，特奧別是已侄安裝好洞橋面板吸但尚未慎形成結(jié)對合梁的肢梁段，撓此時的楚剛度實粱際上是寨處于裸菜鋼梁與滋結(jié)合梁銹之間，粗需要通麗過參數(shù)嘩估計算針法來估水計。在參源數(shù)估納計后美應(yīng)重所新確己定每剪階段樸的張春拉索成力，扣如果托不進贊行修斧正，撫則在款以后隸每個氏階段礦施工辮完成垃時索牛力與覽標(biāo)高示均不抵能同最時達謠到控峽制目腹標(biāo)，興從而謎每次坐均需笑要標(biāo)晉高調(diào)藝整，糞這將值大大腥增加舍施工念調(diào)索須工作車量。由于著線形量的主走要靠困索力賞調(diào)整派來保勿證，殺但是接索力刪調(diào)整攪必須做在梁抄體強蘋度允敘許的救范圍杠之內(nèi)探，因馳此，飾必須紅分析厲索力查誤差相對主零梁應(yīng)野力的釀影響景，確縣保施啊工應(yīng)噴力控輝制在膨允許聯(lián)范圍慨之內(nèi)睛。6.懸臂施奏工混凝慰土連續(xù)鐵梁橋連續(xù)梁跟線形控盆制與斜指拉橋施鎮(zhèn)工控制桑不同之斜處兩者的童控制目鄰標(biāo)不完包全相同?；祢溎粮芜B續(xù)急梁橋定由于畝在懸佳臂施禿工階傷段是結(jié)靜定敗結(jié)構(gòu)搭，合杏攏過噴程中情如不捷施加笨額外宗的壓技重，暢成橋壞后內(nèi)惠力狀潑態(tài)一份般不勿會偏殲離設(shè)歐計值顫很多冠，因聰此連儉續(xù)梁熊橋施耐工控得制的饒主要繼目標(biāo)嫁是控米制主言梁的財線形卻。兩者實爛施控制遺的手段偷不相同。對于首混凝土鄉(xiāng)豐連續(xù)梁團橋，已絹施工梁逆段上出懲現(xiàn)誤差科時，只像能通過著張拉預(yù)號備預(yù)應(yīng)鴿力束調(diào)尚整，而虹這一調(diào)默整量是躲非常有致限的，倘因此，拍一旦出閥現(xiàn)線形籮誤差，鵲誤差將遍永遠存形在，只宣能通過醒立模標(biāo)稍高消除仇已施工脊梁段的閑殘余誤匠差，有夸時調(diào)整保需經(jīng)過博幾個梁芬段才能陪完成?；炷愅吝B捕續(xù)梁遭橋控麥制對匹策參數(shù)估月計及對恐計算模樓型的修蹦正特別懲重要，艷只有與宋實際施咐工過程蜜相吻合監(jiān)的計算協(xié)模型計柴算出的越預(yù)報標(biāo)暈高才是雷可實現(xiàn)交的，施因工結(jié)果蓬的誤差煙才能減挨小。在進行濁施工模俘擬計算舊時必須種充分考委慮各種汪施工因柜素，特挑別要正攀確計算甘主梁的獨軸線坐群標(biāo)，同明時計算樓中要計狼入豎曲夠線的影奮響?；炷僚诌B續(xù)梁哥橋控制康對策由于沒賤有高效灑的調(diào)整歪措施，誓必須合銷理制定瞇施工步睡驟，使屆每個步搖驟的變真形量減滾小，這御樣即使歉某個施文工步驟財產(chǎn)生誤蒙差，該鐵誤差在瓣總體變緞形中所刊占比例色就較小刪。混凝礙土連畢續(xù)梁批橋注東意事壁項必須失在施舅工前姐制定個好全京橋得浪的施日工方蠅案，仆在執(zhí)賴行過戰(zhàn)程中隔不能攏隨意睛改變施工協(xié)控制焦只能誕控制聰總體芬線形韻，局廈部線聾形取濃決于家掛籃念的施旬工誤蠅差必須對期已經(jīng)建箱好的梁模段進行恒全程測占量才能姿保證參趁數(shù)估計呆的準(zhǔn)確呈性7.組合體到系拱橋摔控制特睬點在施逢工過寸程中疾循環(huán)須性的禿工序鍋相當(dāng)樂少，忍且對薦已施浮工結(jié)狠構(gòu)進構(gòu)行調(diào)緣瑞整的浪措施句不多欣，只太能采悶用開濤環(huán)控艙制。施工鐵前對卻施工祥過程熱的充姑分預(yù)白計是抄施工駐控制溫成